变电站过电压PPT课件.ppt

变电站的过电压 1 一 过电压简介 外部过电压直接雷过电压 直接打到电气设备上的雷电感应雷过电压 当雷击中线路附近的地面或物体时 会在架空线路三相导线上出现感应电压 会使绝缘较低的电气设备发生闪络事故内部过电压 电气设备在运行中承受正常的工作电压 由于某些原因 系统中某部分的电压可能升高 而且大大超过设备的最高允许电压值 这种电压的升高称为过电压 过电压一旦超过设备的绝缘强度 就会引起设备绝缘的损害 空载线路的电容效应不对称接地短路甩负荷时感性负荷变为容性负荷 工频过电压 线性谐振过电压铁磁谐振过电压参数谐振过电压 谐振过电压 操作电容器组过电压操作空载线路过电压操作电感负荷过电压 切空变等 弧光接地过电压 操作过电压 工频过电压直接或间接地决定了电力系统的绝缘水平 例如决定线路绝缘子串中的绝缘子数 决定避雷器灭弧电压 以及研究某些操作过电压时 谐振过电压过电压幅值较高 持续时间较长 操作过电压是开关对线路或其他电器进行各种正常或故障开闭过程时 产生的电压 随着电压等级的提高 操作过电压对决定系统绝缘水平越来越重要 因此在超高压系统中 操作电压的防护和限制成为主要问题 2 二 防雷设备 避雷针 线 高出被保护物 其作用是将雷电引到避雷针 线 本身上来 并安全将雷击电流引入大地 从而保护了设备 保护原理 雷电向大地 或地面物体 放电过程中 选择向地面上较高的物体发展进行 1 在雷电放电的初始阶段 由于距离地面较高 发展的方向不受地面上物体的影响 2 当放电发展到地面的某一高度时 开始受地面上物体的影响而决定其放电的方向 由于避雷针 线 较高 雷电向大地放电的电场因避雷针 线 的作用发生歪曲 将放电的路径引向避雷针 线 直到对避雷针 线 发生放电 这样 在避雷针 线 附近的物体遭受雷击的可能性明显降低 也就是说受到了避雷针 线 的保护 显然 距离避雷针 线 越近的物体 遭受雷击的可能性越小 避雷针和避雷线 3 二 防雷设备 避雷器 1 作用 限制感应雷或侵入波过电压 雷电击倒输电线路上产生雷电波 沿着线路前进 侵入到发电厂 变电站的一次电气设备上叫雷电侵入波 2 分类 管式 只有放电间隙普通阀式 有间隙和阀片磁吹阀式 间隙改进金属氧化物 无间隙只有阀片 3 特点 在系统额定电压下 避雷器内部没有电流流过或者电流很小 但电压超过间隙的放电电压或某一数值时 避雷器流过很大的电流 由于间隙和阀片的保护作用 将作用于避雷器上的电压限制在一定的数值上 即限制过电压 避雷器在过电压下动作后 会产生工频续流造成短路 所以避雷器应具备切断工频续流的功能 管型避雷器由于没有阀片 是靠产气管在电弧高温下产气吹弧来切断工频续流 工作不稳定 故仅用于变电站的进线保护 普通阀型避雷器和氧化钵避雷器能较稳定切断工频续流 一般用作保护变电站电气设备 磁吹阀式避雷器具有较大的断流能力 多用来保护旋转电机 4 三 防止雷电过电压的基本措施 发电厂 变电站防止雷电直击 避雷针的保护效果较强 发电厂变电站中要求被保护的物体比较集中 一般采用避雷针 避雷线多用于保护输电线路 峡谷地区的发电厂变电站宜采用避雷线保护 过电压入侵主要是感应过电压形成后引起的 尽可能避免感应过电压的形成 要求发电厂 变电站的三相母线或三相输配电线路 应尽量远离易引雷的物体 然后再充分利用变电站的进线保护段对来波进行限制 最后利用避雷器对电气设备作可靠的保护 发电厂 变电站防止过电压入侵 1 进线段保护 未沿全线架设避雷线的35 110KV架空送电线路 应在变电站1 2km进线段架设避雷线 并同管型避雷器一起构成变电站的进线段保护 在木横担杆塔线路进线段的首端 应装一组管型避雷器 工频接地电阻不宜超过10 全线有避雷线的线路 一般不装设管型避雷器GBl 如变电站35 110kV进线的隔离开关或断路器可能经常断路运行 同时线路侧带电 则必须在靠近隔离开关或断路器处装设一组管型避雷器GB2 GB2动作值的整定 应使其在断路运行时能可靠地保护隔离开关或断路器 而在闭路运行时不动作 并应处在母线阀型避雷器FZ的保护范围内 5 三 防止雷电过电压的基本措施 发电厂 变电站防止过电压入侵 1 进线段保护 三芯电缆 末端的金属外皮应直接接地 单芯电缆 应经接地器FJ或保护间隙JX接地 在电缆与架空线的连接处应装设管型避雷器 接地端应与电缆的金属外皮相连 对于连接电缆段的1km架空线路应装设避雷线 2 避雷器保护 发电厂 变电站的每组母线上 都应装设阀型避雷器 或氧化锌避雷器 所有避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网相连 同时应在其附近装设集中接地装置 所有被保护设备均应在避雷器保护范围内 即其之间的距离满足最大距离的要求 变压器在出口装设避雷器就能有效的保护 我国60kV及以下电网中的变压器中性点不直接接地 中性点直接接地系统中的部分变压器中性点也不接地 这些变压器性点的绝缘水平一般比较低 多数变压器的中性点按半绝缘设计 当三相来波时 理论主性点电位是绕组首端电位的2倍 这样极易造成变压器的损坏 所以对这类变压器应采用避雷器保护 限制中性点过电压 6 防止变压器中性点过电压 为防止110kV及以上电压等级断路器断口均压电容与母线电磁式电压互感器发生谐振过电压 可通过改变运行和操作方式避免形成谐振过电压条件 新建或改造工程应选用电容式电压互感器 为防止中性点非直接接地系统发生由于电磁式电压互感器饱和产生的铁磁谐振过电压 可采取以下措施 选用励磁特饱和点较高的 在1 9Um 电压下 铁芯磁通不饱和的电压互感器 在电压互感器 包括系统中的用户站 一次绕组中性点对地间串接线性或非线性消谐电阻 加零序电压互感器或在开口三角绕组加阻尼或其它专门消除此类谐振的装置 加强用电监察工作 10kV以下用户电压互感器一次中性点应不接地 四 防止内部过电压的基本措施 切合110kV及以上有效接地系统中性点不接地的空载变压器时 应先将该变压器中性点临时接地 为防止在有效接地系统中出现孤立不接地系统并产生较高工频过电压的异常运行工况 110 220kV不接地变压器的中性点过电压保护应采用棒间隙保护方式 对于110kV变压器 当中性点绝缘的冲击耐受电压185kV时 还应在间隙旁并联金属氧化物避雷器 间隙距离及避雷器参数配合应进行校核 间隙动作后 应检查间隙的烧损情况并校核间隙距离 防止谐振过电压 7 防止弧光接地过电压 对于3 66kV并联电容补偿装置 为避免发生投切电容器组时出现幅值较高的操作过电压 应采用合闸过程中触头弹跳小 开断时重击穿几率低的断路器 3 66kV并联电容补偿装置应装设金属氧化物避雷器 作为过电压后备保护装置 四 防止内部过电压的基本措施 对于中性点不接地的6 35kV系统 应根据电网发展每3 5年进行一次电容电流测试 当单相接地故障电容电流超过 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL T620 1997 规定时 应及时装设消弧线圈 单相接地电流虽未达到规定值 也可根据运行经验装设消弧线圈 消弧线圈的容量应能满足过补偿的运行要求 在消弧线圈布置上 应避免由于运行方式改变出现部分系统无消弧线圈补偿的情况 对于装设手动消弧线圈的6 35kV非有效接地系统 应根据电网发展每3 5年进行一次调谐试验 使手动消弧线圈运行在过补偿状态 合理整定脱谐度 保证电网不对称度不大于相电压的1 5 中性点位移电压不大于额定电压的15 对于自动调谐消弧线圈 在定购前应向制造厂索取能说明该产品可以根据系统电容电流自动进行调谐的试验报告 自动调谐消弧线圈投入运行后 应根据实际测量的系统电容电流对其自动调谐功能的准确性进行校核 防止并联电容补偿装置操作过电压 8 防止线路合闸和重合闸操作过电压 四 防止内部过电压的基本措施 电网的操作过电压一般由下列原因引起A 线路合闸和重合闸 B 空载变压器和并联电抗器分闸 C 线路非对称故障分闸和振荡解列 D 空载线路分闸 空载线路合闸时 由于线路电感 容的振荡将产生合闸过电压 线路重合时 由于电源电势较高以及线路上残余电荷的存在 加剧了这一电磁振荡过程 使过电压进一步提高 因此断路器应安装合闸电阻 以有效地降低合闸及重合闸过电压 分断空载变压器和并联电抗器的操作过电压 由于断路器分断感性电流时强制熄弧所产生的操作过电压 应根据断路器结构 回路参数 变压器 并联电抗器 的接线和特性等因素确定 该操作过电压一般可用安装在断路器与变压器 并联电抗器 之间的避雷器予以限制 对变压器 避雷器可安装在低压侧或高压侧 但如高低压电网中性点接地方式不同时 低压侧宜采用磁吹阀型避雷器 当避雷器可能频繁动作时 宜采用有高值分闸电阻的断路器 9 线路非对称故障分闸和振荡解列操作过电压 四 防止内部过电压的基本措施 电网送受端联系薄弱 如线路非对称故障导致分闸 或在电网振荡状态下解列 将产生线路非对称故障分闸或振荡解列过电压 有分闸电阻的断路器 可降低线路非对称故障分闸及振荡解列过电压 当不具备这条件时 应采用安装于线路上的避雷器加以限制 对于空载线路分闸过电压 应采用在电源对地电压为1 3UXG条件下分闸时不重燃的断路器加以防止 变电所应安装避雷器 以防止操作过电压损坏电气设备 安装位置如下 A 出线断路器线路侧的每一线路入口侧 称安装于该位置的避雷器为线路避雷器 B 出线断路器变电所侧 称安装于该位置的避雷器为变电所避雷器 所有避雷器具体安装位置和数量尚应结合4 4 2确定 注 线路入口处无并联电抗器时 如预测 对断路器合闸需考虑合闸电阻一相失灵条件 该处过电压不超过避雷器操作过电压保护水平时 可不必在该处安装避雷器 10 具有串联间隙避雷器的额定电压 四 防止内部过电压的基本措施 谐振过电压和操作过电压 宜在变电所安装过电压波形或幅值的自动记录装置 并妥为收集实测结果 应用金属氧化物避雷器限制操作过电压时 应参照厂家产品使用说明书 使其长期运行电压值 工频过电压 谐振过电压允许持续时间符合电网要求 避雷器的操作过电压通